转炉氧枪喷头设计方案

氧枪设计

氧枪设计顶底复吹转炉是在氧气射流对熔池的冲击作用下进行的，依靠氧气射流向熔池供氧并搅动熔池，以保证转炉炼钢的高速度。

因此氧气射流的特性及其对熔池作用对转炉炼钢过程产生重大影响，氧枪设计就是要保证提供适合于转炉炼钢过程得氧气射流。

转炉氧枪由喷头、枪身和尾部结构三部分组成，喷头一般由锻造紫铜加工而成，也可用铸造方法制造，枪身由无缝钢管制作得三层套管组成。

尾部结构是保证氧气管路、进水和出水软管便于同氧枪相连接，同时保证三层管之间密封。

需要特别指出的是当外层管受热膨胀时，尾部结构必须保证氧管能随外层管伸缩移动，氧管和外层管之间的中层管时冷却水进出的隔水套管，隔水套管必须保证在喷头冷却水拐弯处有适当间隙，当外层管受热膨胀向下延伸时，为保证这一间隙大小不变，隔水套管也应随外层管向下移动。

（1）喷头设计：喷头是氧枪的核心部分，其基本功能可以说是个能量转换器，将氧管中氧气的高压能转化为动能，并通过氧气射流完成对熔池的作用。

1）设计主要要求为：A 正确设计工况氧压和喷孔的形状、尺寸，并要求氧气射流沿轴线的衰减应尽可能的慢。

B 氧气射流在熔池面上有合适的冲击半径。

C 喷头寿命要长，结构合理简单，氧气射流沿氧枪轴线不出现负压区和强的湍流运动。

2）喷头参数的选择：A 原始条件：类别\成分(%)C Si Mn P S 铁水预处理后设定值 3.60 0.10 0.60 0.004 0.005 冶炼Q235A,终点钢水C=0.10%根据铁水成分和所炼钢种进行的物料平衡计算，取每吨钢铁料耗氧量为50.4m3（物料平衡为吨钢耗氧52m3）,吹氧时间为20min 。

转炉炉子参数为：内径6.532m ，熔池深度为1.601m ，炉容比0.92m3/t 。

转炉公称容量270t ，采用阶段定量装入法。

B 计算氧流量每吨钢耗氧量取 52m3，吹氧时间取20min min /70220270523m Q =⨯=C 选用喷孔出口马赫数为2.0、采用5孔喷头（如下图3-3所示），喷头夹角为14°喷孔为拉瓦尔型。

转炉氧枪喷头的设计与应用

转炉氧枪喷头的设计与应用本文阐述了转炉氧枪喷头重要参数的设计和选取，并在实际运用过程中对转炉生产的重要工艺参数进行统计分析，从而得出合理的氧枪喷头参数设计和选取可以实现优越的转炉冶炼效果。

标签：转炉；氧枪；喷头；设计氧枪是转炉炼钢中的关键设备，氧枪喷头各个参数的设计选取、精细加工和最佳的操作控制是实现转炉炼钢高效平稳吹炼的必要条件[1]。

1 氧枪喷头的设计原则氧枪喷头的主要作用是通过喷射的氧气射流对熔池的搅拌和与熔池的反应来合理控制转炉钢液中的乳化及泡沫现象，得到合适的渣中（FeO）含量，促进石灰的快速融化，得到合适的碱度，实现转炉脱碳、升温、去磷的目的。

1.1 氧槍喷头的设计原则（1）通过氧枪喷头参数的合理设计，在转炉冶炼过程中得到合适的冲击深度和冲击面积，從而实现转炉冶炼的效果和目的。

（2）氧枪喷头不仅要有良好的冶金效果，而且要在溅渣环节体现优越的性能[2]。

（3）与氧枪喷头参数相适应的枪位设计是保证氧气与钢、渣充分且均匀反应的重要保障，同时保证更好的降低转炉冶炼过程中氧气射流对炉衬造成的损坏。

（4）要具备足够高的喷头寿命，要保证氧气射流可以顺着氧枪的轴线不还产生负压区，同时避免湍流运动剧烈引起的负面影响。

1.2 氧枪喷头的喷孔数量与夹角的选取规则2 氧枪喷头设计方案实例2.1 锻压组合式氧枪喷头[3]设计参数2.2 氧枪喷头参数设计核算氧枪喷头使用氧压在超过设计氧压一定范围的情况下，可以发挥更好的作用。

所以在喷头设计中，设计供氧流量需低于实际供氧流量，在流量调节阀调整到实际使用流量时，氧枪喷头的使用压力自然会高于设计氧压。

据实际经验，使用氧压不超过设计氧压的130%，氧枪喷头可以达到更好的效果。

260吨转炉设计供氧流量按51000Nm3/h计算。

2.2.1 理论氧压值计算根据Ma=2.05，查等熵流表：P/ P0 =0.11823，由于炉膛压力略大于大气压力，取炉膛压力P为0.1041MPa，计算得出P0=0.88Mpa。

转炉氧枪设计方案

广青金属有限公司65T转炉φ180氧枪及氧枪喷头设计方案山东崇盛冶金氧枪有限公司2012年2月65T转炉φ180氧枪及氧枪喷头设计方案简介山东崇盛冶金氧枪有限公司，系冶金氧枪及喷头的专业研究生产单位。

位于中国潍坊高新技术产业开发区。

技术力量雄厚，技术装备先进，检测手段齐全。

我公司在转炉用氧枪设计方面有丰富的设计和制造经验，例如：宝钢300吨转炉炼钢φ406氧枪喷头，武钢三炼钢250吨转炉用φ355锥度氧枪及喷头，马钢300吨转炉用φ355锥度氧枪及喷头，济钢210吨转炉用φ355氧枪及喷头，新余三期210T 转炉炼钢φ325氧枪及喷头，上海罗泾150吨转炉炼钢φ299氧枪及喷头，河北承德钢铁、普阳钢铁、宁波钢铁、天铁、安阳钢铁、通化钢铁等150吨转炉炼钢φ299氧枪及喷头，目前均正常使用，效果良好。

现国内120吨以上转炉用氧枪80％由我公司设计制造。

公司秉承“以人为本，科技领先”的发展战略，技术力量雄厚，拥有世界先进水平的科研机构、精良的机械加工设备及国内一流的检测设施，最大程度上保证产品最佳的使用性能。

65T转炉φ180×1孔喷头设计方案一、设计工况参数：1、出钢量：～65吨/炉2、现场操作氧流量：～4200Nm3/hr3、现场操作供氧压力：0.85～1.0Mpa （阀后压力）4、纯吹氧吹炼时间：13～15min5、冷却水压力：≥1.2MPa6、进出水温差≤27℃（水温差根据现场实际情况要有所差异）7、氧枪喷头形式：1孔拉瓦尔孔喷头二、喷头参数设计2.1马赫数的选择流体力学中表征流体可压缩程度的一个重要的无量纲参数,记为,定义为流场中某点的速度v同该点的当地声速c之比,即=v/c, 在可压缩流中,气体流速相对变化dv/v同密度相对变化之间的关系是dρ/ρ＝-2dv/v，即在流动过程中，马赫数愈大,气体表现出的可压缩性就愈大。

另外，马赫数大于或小于1时,扰动在气流中的传播情况也大不相同。

炼钢转炉氧枪工艺参数设计

摘要2005年，我国钢产量是3.49亿吨，为世界上最大的生产国。

2011年我国钢产量为6.83亿吨。

是发展较为迅速的国家之一。

在我国转炉炼钢厂众多，而且从90年代溅渣护炉技术兴起后迅速在全国得以普遍采用。

而我国在转炉氧枪系统方面基本没有大的改进，现在使用的氧枪参数基本上是采用溅渣护炉技术以前确定的氧枪喷头参数，目前炼钢厂所使用的氧枪既要满足冶炼需要又要保证溅渣要求更要注重环境的保护。

随时时代的进步我国对工业发展的要求也越来越严格，其中就包括了最大可能的保护生态环境。

选这个题目最重要的意义就在于发现工业生产中最佳的转炉氧枪，以提高生产效率，较低消耗[1]。

本文针对150t转炉设计一种新型的6孔氧枪，型号为637型。

关键词转炉氧枪喷头参数000本科毕业论文ABSTRACTABSTRACTIn 2005, China's steel output of 3.49tons, is the world's largest producer. In 2011China's steel production6.83tons. Is one of the relatively rapid development. In China's converter steelmaking plant of many, but from 90 time of slag splashing technology rise quickly in the country to commonly used. But our country in converter oxygen lance system basically no big improvement, now use the oxygen gun parameters basically is the use of slag splashing technology previously determined oxygen lance nozzle parameters, the current steelmaking plant the use of oxygen gun should not only meet the needs and requirements of smelting slag splashing to pay more attention to the protection of the environment. At any time the progress of the times on China's industrial development requirements more stringent, which includes the largest possible protection of the ecological environment. Select this topic the most important significance lies in the discovery of industrial production in the optimal oxygen gun of converter, to improve production efficiency, lower consumption [1].In this paper 150t converter design a new 6Hole oxygen lance, models for type 637 diabetes.Key words Oxygen lance 、Nozzle parameters Parameter目录摘要 (1)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 本课题的研究背景 (1)1.2国内外发展状况 (1)1.21国内发展情况 (1)1.22国外发展情况 (1)1.3研究内容及意义 (2)1.31研究内容 (2)1.32研究意义 (2)2 转炉氧枪简介 (3)2.1 分类 (3)2.11冷却方式分 (3)2.12炉子种类分 (3)2.13喷头孔数分 (4)2.14喷头孔型分 (5)2.2 发展 (5)2.3 转炉炼钢技术 (6)2.31我国炼钢工艺流程 (6)2.32转炉炼钢主要工艺设备简介 (7)3 基本原理 (8)3.1 压缩性气体流出计算 (8)3.2 氧气射流和熔池相互作用 (10)3.2.1氧枪射流冲击深度 (10)3.2.2氧枪射流冲击面积 (10)3.3 几种喷头设计方法的比较 (10)4 喷头参数的主要计算 (13)4.1供氧量的计算...................................... 错误！未定义书签。

氧枪喷头设计

氧枪设计原始条件铁水成分（%）C Si Mn P S4.2 4.2000 0.5000 0.3400 0.1300冶炼钢种以低碳钢为主，多数钢种C≤0.10%。

转炉新炉子参数内径5.05 m，有效高度8.72m，炉容比0.95m3/t。

供氧制度根据铁水成分和所炼钢种进行物料平衡计算，取每顿钢铁料耗氧量为50.21 m3；依国内中型转炉目前所达到的供氧强度和冶炼技术水平，吹氧时间取18min。

输氧管测压点氧气最高压力为1018MPa，氧气平均温度17℃。

氧枪枪位高度：化渣枪位1.8m，吹炼枪位1.2m。

计算氧气流量取吨钢耗氧量50.21 m3，吹氧时间18min，则氧流量qv＝（50.21×150）/18＝418.38 m3/min选用喷孔参数选定喷孔出口马赫数M＝2.0，采用五孔喷头，喷头为拉瓦尔型，喷孔夹角为15°。

计算设计工况氧压和喉口直径查熵流表（见附录），当M＝2.0时，P/P0＝0.1278，取P＝P膛＝0.099 Mpa 代入，则设计工况氧压为：P＝0.099/0.1287＝0.775 Mpa 每孔氧流量：q＝qv/5＝418.381/5＝83.676 m3/min取CD ＝0.92,T＝290K, P＝0.775MPa＝7.9kg/cm2,带入下式，求出喉口直径：q＝17.64CDPAT/T83.676＝17.64×0.92×7.9AT /290＝17.64×0.96×7.9290×πd2喉/4∴ dT＝36.83 mm确定喷孔出口直径根据M＝2.0，查等熵流表得：A出/A喉＝1.688，即π/d2出＝1.688×πd2喉/4则 d出＝ 1.688d喉＝ 1.688×36.83 ＝47.85 mm计算扩张段长度取喷孔喉口的直线段长度为5mm。

扩散段的半锥角取4°则扩张段长度L为：L扩＝（d出－d喉）/（2tg4°）＝（47.85－36.83）/0.1385＝78.79 mm收缩段长度收缩段的直径以能使整个喷头布置得下五个喷孔为原则，尽可能采取收缩孔大一些。

120T 氧气顶吹转炉氧枪喷头设计

0.476*56/72=0.370 0.106 0.242*112/160=0.169 0.072
6.529
氧化产物量/kg 8.307 1.452 0.471 0.316 0.321 0.014 0.034
0.476 0.241
11.632
表6 备注
入渣入渣入渣
-0.007 表示还原出氧;消耗 Ca入O渣量
§5.2 中层钢管直径和外层钢管直径确定
取进水流速 6m/s,出水流速 7m/s,冷却水耗量 170t/h，
进水环缝面积：F1=Q水 /V水＝170/6/3600=0.008m2 出水环缝面积：F2= Q水 /V水＝170/3600/7＝0.007m2
钢管内径 114mm，中层钢管内径为 ��中 = √4��1 + ��内2 =0.152m
≤0.020
氧化量
3.955
0.22
0.2
0.14
0.022
[2].各元素氧化量、耗氧量、及其氧化产物量
元素 C
反应及其产物 [C] ⟶{CO}
C
[C] ⟶{CO2}
Si
[Si] ⟶ (SiO2)
Mn
[Mn] ⟶ (MnO2)
P
[P] ⟶ (P2O5)
S
[S] ⟶ {SO2}
S
[S]+(CaO)=(CaS)+
§4.1 计算氧流量
每吨钢耗氧量取 47m3 ,吹炼时间取 16min,则氧枪氧流量(以 120 吨出钢量计)
§4.2 喷孔选型
Q = 47×120 = 352.5 Nm3 /min 16
选用喷孔出口马赫数为 2.0，三孔喷头，喷孔夹角为 12°。

氧枪设计计算

4 氧枪设计氧枪设计主要内容有：喷头设计、枪身设计。

本设计采用半钢冶炼，为迅速化渣，缩短冶炼周期选择四孔拉瓦尔喷头。

原始数据：① 转炉公称容量120t ，② 炉容比V/T =1.03，③ 熔池直径D=4.81m ，④ 8.45m =内H ，⑤ 熔池深度h=1.30m 。

4.1 喷头设计参数的确定（1）氧气流量计算吹氧时间出钢量每吨钢氧耗量氧气流量⨯==55×120/20.31=324.96 m 3/min（2）喷嘴出口马赫数根据国内推荐，M=1.8~2.1为佳，攀钢目前M 取1.92，本设计取M =2.0。

四孔喷嘴夹角取12°。

（3）设计工况氧压通过查取等熵流表，当M =2.0时，P/P 0=0.1278，炉膛周围压力P 膛=1.27×105Pa 。

则，P 设=Pa 1094.91278.01027.1/55⨯=⨯=O P P P 膛（4）理论设计氧压P/P 0=0.1278，P=0.1015MPa 。

P 0=0.79×106 Pa （5）扩张角β取10°（半锥角取5°）扩张段长度L 可由经验公式求得：扩张段长度/出口直径=1.2~1.5。

（6）喉口直径每孔氧流量：24.814/96.324==q m 3/min由公式0T D874.1T p A C q 设=，令C D =0.90，T 0=300K ，则81.24=1.784×0.9×30041094.952T ⨯⨯⨯d π，d T =3.35×10-2m=3.35cm 。

(7)喷头出口直径：依据M=2.0，查等熵流表 A 出/A 喉＝1.688。

688.135.3/0T ⨯=⨯=A A d d 出=4.35cm(8)扩张段长度扩张段长度L 取决于扩张角β的大小。

LL d d 235.335.42-2tanT -==出βL=5.71cm(9) 收缩段长度根据35.33.23.24.2~2T T ⨯===d d d ）（入=7.705cm收缩角α取45°，则收缩半角为22.5°，则o dd L 5.22tan 2-T 入缩==（7.705-3.35）/(2×0.414)=5.26cm(10)喉口长度为了稳定气流，使收缩段和扩张段加工方便，根据攀钢设计经验，取1.55cm 。

冶金技术氧枪设计

8 炉型尺寸计算1.1喷头设计 1.1.1原始数据转炉公称容量为200t ，低磷铁水。

1.1.2氧流量q v取吨钢耗氧量55m 3，吹氧时间14min 。

则氧流量：q v =55×200/14=786(m 3 /min)1.1.3选用喷孔出口马赫数为M=2.0，采用五孔拉瓦尔型喷嘴，喷孔夹角为14。

1.1.4设计工况氧压P 设查等熵流表，当M=2.0时，P/P 0=0.1278，定P 膛=1.3×105Pa ，则：P 设=/P P P 膛=0.1278101.35⨯=10.17×105 (Pa)1.1.5计算喉口直径d T每孔氧流量：q= q v /5=786/5=157 (m 3/min)利用公式q=1.784C DT P A T 设，令C D =0.92，T 0=273+18=291K ，P 设=10.17×105 Pa则：157=1.784×0.92×29141017.1052⨯⨯⨯⨯T d π求得d T =0.045m=45mm 。

1.1.6计算喷孔出口直径d 出依据M=2.0，查等熵流表A 出/A 吼=1.688。

则：d 出= d T ×喉出A A =45×688.1=58(mm)1.1.7计算扩张段长度取半锥角为5。

，则扩张段长度：L=)2tan(2扩出αT d d -=)5tan(245580-=74(mm)1.1.8收缩段长度L 收=1.2×d T =1.2×45mm=54mm1.1.9喷嘴喉口长度的确定取L 喉=10mm 氧枪喷头图见图纸。

1.2氧枪枪身设计 1.2.1原始数据冷却水流量q mw =200t/h ，冷却水进水速度u j =6m/s ，冷却水回水温度u p =7m/s ，冷却水喷头处流速u h =9m/s ，中心氧管内氧气流速u 0=50m/s ，吹炼过程中水温升△t=20℃，其中回水温度t 2=45℃，进水温度t 1=25℃。

120t转炉氧枪喷头的设计和优化

100科学技术Science and technology120t 转炉氧枪喷头的设计和优化李雷（唐钢中厚板材公司，河北唐山 063000）摘要：河钢唐钢中厚板公司120t 转炉主要为高品质高端品种提供钢水，在保证产能的前提下需要较高洁净度的钢水。

新型的氧枪采用周边4孔，中心5孔设计，可以有效增大吹炼面积，促进熔池化渣及脱碳反应。

氧枪喷头中间新加一孔，可以抑制氧枪正下方负压区的产生，增加钢渣界面的富氧能力，促进化渣,可以缩短吹炼时间约1.5min，同时该型氧枪可显著减少氧枪粘渣，减少更换氧枪频率，提高氧枪寿命。

关键词：120t 转炉；氧枪；喷孔设计中图分类号：TF748.2 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2019）09-0100-2收稿日期：2019-09作者简介：李雷，男，本科，研究方向：喷孔设计。

喷头是氧枪的核心部分，就氧枪喷头的基本功能来说，它的质量决定氧枪的使用性能，实现能量转换，提供良好的动力学条件。

因此，转炉炼钢的供热、脱碳及对熔池的搅拌，都借助于氧枪所提供的氧射流来完成。

氧枪的动力搅拌效果主要是由喷头形式、参数所决定。

对喷头设计的要求主要有以下几点：①根据生产情况尽可能提高供氧强度，且能够平稳反应。

这就要求正确的设计形式、喉口和确定合理的操作氧压以及枪位高度。

②在一定操作氧压下，在合理的枪位时，使氧射流产生较大的的动能，以达到良好的动力学条件，合理的冲击深度。

这就要求氧气射流沿轴线的衰减速度应尽可能的慢。

③对于多孔喷头，要求氧气射流在熔池液面上不要汇合，形成多个冲击中心以形成多个反应区，保证熔池反应均匀。

同时要求氧气射流有适当的冲击半径，以保证熔池搅拌均匀和炉衬侵蚀均匀。

④氧枪喷头寿命长。

这就要求射流沿氧枪轴线不出现负压区域和强的湍流运动，以减少“吃鼻子”现象。

要获得具有上述性能的氧射流，满足转炉炼钢的要求，最终归结为合理地确定喷头的主要设计参数，如喷孔的马赫数，喉口直径，喷孔夹角和喷孔形状等。

喷头及氧枪设计计算

第三部分喷头及氧枪设计计算（一）喷咀理论与设计一、有关公式[5]5371、缩放管公式（M2—1）错误！未找到引用源。

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（3—1）讨论马赫数M=V/a （3—2）①M<1为亚音速，V<a,当断面缩小（dA=—），则流速增大（dv=+）；②M=1为音速，V=a，喉口处面积不变（dA=0），为音速段（dV=0）；③M>1为超音速，V>a，当断面放大（dA=+），则流速增大（dV=+）。

因此，当可压缩流在经过缩放喷咀后，流速可经亚音速，音速而得超音速，从而使氧气由压力能转化为超音速动能，用以搅拌熔池进行冶金反应。

2、三孔喷头在不同单位时的氧流量计算式[5]546错误！未找到引用源。

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0.4167P0A*/错误！未找到引用源。

[kg/S] （3—3）错误！未找到引用源。

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17.5P0A*/错误！未找到引用源。

[Nm3/min] （3—4）式中：A*——喉口面积[cm2]P0——设计氧压[kg/cm2]而KgO2=0.7[Nm3]（参[2]628）3、用冷却水温度代氧滞止温度后的影响取氧气贮气罐滞止温度T0=15°C（288K），冷却水温度T水=20°C（293K），当用T水代T0上升5°C，对氧气流量地影响为：Wo2（288）/ Wo2（293）=错误！未找到引用源。

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=1.0085即用T水代T0升温对氧气流的影响为0.0085<1%因此可用T水错误！未找到引用源。

T0（参[5]557）4、当确定出口马赫数后如提高供养压力，则出口压力，滞止温度和出口温度都相应提高。

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）-7/2=错误！未找到引用源。

[5]546 （3—5）5、贮气罐的表压力可代喷头入口处的绝对氧压关系式为：错误！未找到引用源。

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设计一座公称容量为80吨的转炉和氧枪

辽宁科技学院课程实践报告课程实践名称：设计一座公称容量为X吨的转炉和氧枪指导教师：班级：姓名：2011年7 月12 日课程设计（论文）任务书题目：设计一座公称容量为80吨的转炉和氧枪系别：冶金工程系专业：冶金技术班级：学生姓名：学号：指导教师（签字）：2011年 6 月 27日一、课程设计的主要任务与内容一、氧气转炉设计1.1氧气顶吹转炉炉型设计1.2氧气转炉炉衬设计1.3转炉炉体金属构件设计二转炉氧枪设计2.1 氧枪喷头尺寸计算2. 2氧枪枪身和氧枪水冷系统设计2.3升降机构与更换装置设计2.4氧气转炉炼钢车间供氧二、设计（论文）的基本要求1、说明书符合规范，要求打印成册。

2、独立按时完成设计任务，遵守纪律。

3、选取参数合理，要有计算过程。

4、制图符合制图规范。

三、推荐参考文献（一般4～6篇，其中外文文献至少1篇）期刊:[序号] 作者.题名[J].期刊名称.出版年月，卷号（期号）：起止页码。

书籍：[序号] 著者.书写[M].编者.版次（第一版应省略）.出版地：出版者，出版年月：起止页码论文集：[序号] 著者.题名[C].编者. 论文集名，出版地：出版者，出版年月：起止页码学位论文：[序号] 作者.题名[D].保存地：保存单位，年份专利文献：[序号] 专利所有者.专利题名[P].专利国别：专利号，发布日期国际、国家标准：[序号] 标准代号，标准名称[S].出版地：出版者，出版年月电子文献：[序号] 作者.电子文献题名[文献类型/载体类型].电子文献的出版或可获得地址，发表或更新日期/引用日期报纸:［序号］作者.文名[N].报纸名称，出版日期（版次）四、进度要求序号时间要求应完成的内容（任务）提要1 2011年6月27日－2011年6月29日调研、搜集资料2 2011年6月30日－2011年7月2日论证、开题3 2011年7月3日－2011年7月5日中期检查4 2011年7月6日－2011年7月7日提交初稿5 2011年7月8日－2011年7月10日修改6 2011年7月11日－2011年7月12日定稿、打印7 2011年7月13日－2011年7月15日答辩五、专业教研室审核意见教研室主任签字：年月日六、教学系审核意见教学副主任签字：年月日注：1．本任务书由指导教师编制完成，经教研室及所在系审核同意后生效。

喷头及氧枪设计计算

第三部分喷头及氧枪设计计算（一）喷咀理论与设计一、有关公式[5]5371、缩放管公式（M2—1）错误！未找到引用源。

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（3—1）讨论马赫数M=V/a （3—2）①M<1为亚音速，V<a,当断面缩小（dA=—），则流速增大（dv=+）；②M=1为音速，V=a，喉口处面积不变（dA=0），为音速段（dV=0）；③M>1为超音速，V>a，当断面放大（dA=+），则流速增大（dV=+）。

因此，当可压缩流在经过缩放喷咀后，流速可经亚音速，音速而得超音速，从而使氧气由压力能转化为超音速动能，用以搅拌熔池进行冶金反应。

2、三孔喷头在不同单位时的氧流量计算式[5]546错误！未找到引用源。

=3错误！未找到引用源。

0.4167P0A*/错误！未找到引用源。

[kg/S] （3—3）错误！未找到引用源。

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17.5P0A*/错误！未找到引用源。

[Nm3/min] （3—4）式中：A*——喉口面积[cm2]P0——设计氧压[kg/cm2]而KgO2=0.7[Nm3]（参[2]628）3、用冷却水温度代氧滞止温度后的影响取氧气贮气罐滞止温度T0=15°C（288K），冷却水温度T水=20°C（293K），当用T水代T0上升5°C，对氧气流量地影响为：Wo2（288）/ Wo2（293）=错误！未找到引用源。

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=1.0085即用T水代T0升温对氧气流的影响为0.0085<1%因此可用T水错误！未找到引用源。

T0（参[5]557）4、当确定出口马赫数后如提高供养压力，则出口压力，滞止温度和出口温度都相应提高。

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）-7/2=错误！未找到引用源。

[5]546 （3—5）5、贮气罐的表压力可代喷头入口处的绝对氧压关系式为：错误！未找到引用源。

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转炉氧枪喷头设计方案

xxx氧枪喷头设计方案一、工况参数：1、转炉公称容量：120吨2、氧流量：24610m3/hr3、供氧压力：0.8 MPa～0.85MPa二、喷头参数设计2.1马赫数的选择过高的马赫数反应激烈，操作难度大；而马赫数过小，则输氧管线的氧压没有被充分利用，也是不经济的。

综合考虑：取M=2.0。

2.2计算工况氧压Po查等熵流表，当M=2.0时，P出/Po=0.1278，由于炉膛压力近似于大气压力，所以P出=0.102MPa，则Po=0.8Mpa （8.14Kg/cm2）。

建议氧压在0.8Mp a～0.85 Mp a2.3计算氧流量Q根据实际情况，设定Q=25278m3/hr2.4计算喉口直径D喉由氧流量公式Q=64.3236×Po×A喉A喉——喉口截面积得出：D喉=39.3mm2.5 计算出口直径D出根据M=2.0，查等熵流表，得A出/A喉=1.688A出——出口截面积得出：D出=51.1 mm2.6 计算扩张段长度L理论的气体膨胀角为4~8度，扩张段的张角理应也设计成4~8度。

小扩张角具有控制膨胀作用，因而出口流股会有轻微膨胀，氧流贴近孔壁流动会出现层流，从而加重射流表面与炉氧混合，有利于提高热效率。

大扩张角控制膨胀作用小，扩张段短，受孔壁粗糙度影响小，有利于减小氧射流的能量损失，提高作用熔池贯穿力，考虑喷头的穿透能力，应取较大的张角，定为3.5度。

则L=（51.1-39.3）/2×tg3.5°=96mm 取L=100mm2.7 确定孔倾角α喷孔倾角应满足射流不交汇的要求，也要保证射流不能冲刷炉壁，根据全国其它钢厂的使用经验，对于Φ273四孔喷头，这里取孔倾角a=12º。

2.8四孔分布圆直径D孔为减轻喷孔出口氧射流互相掺混，减小氧射流作用熔池叠加冲击，要求增大端底氧孔分布圆直径与出口直径之比，一般在2~4之间，所以D孔=150mm 2.9 操作枪位H（暂定）操作基本枪位：H=35×D出基本枪位：1787mm最高枪位：2042mm最低枪位：1533mm 此枪位仅做参考，具体应以实践为准。

氧枪喷头设计

6.23 1.09 0.33 0.51 0.2 0.036 0.038
0
转炉称吨位：120T 110 0.9~1.2 0.8~1.2 平均出钢量T（t）供氧强度I(Nm³ /t.min) 冷却水流量（m³/h） 100 4.27 200 2 0.23 1.688 0.93 最大装入量G（t）氧气流量(Nm³/t.min) 26100 吹炼时间t（min） 14
3.11喷头端面孔中心线与喷头一般与三孔喷头 H=(0.8~1.0）d扩；四孔喷头 H= 轴线间距 A(mm）（1.1~1.2）d扩 4.氧枪枪身直径设计计算计算项目 4.1内管内径d1（mm）计算公式 d1=√(4F1×106/3.1416) 147
氧枪喷头设计
工程名称： 1.喷头设计参数最大出钢量T（t) 枪前氧压（MPa）冷却水压（MPa） 2.参数选取喷头孔数n P/P0 T/T0 喷孔与喷头中心线夹角炉膛压力P（Mpa） 3.喷头尺寸设计计算计算项目 3.1氧气流量（Nm³/min） 3.2孔口面积（mm²）计算公式 Q=I×T A=(q√T0)÷(1.782CDPD) q——每喷孔氧流量.Nm³/min P0——氧气滞止压力.MPa T0——氧气滞止温度.K 3.3喉口直径（mm） 3.4喉口段长度（mm） 3.5喷孔出口直径（mm） 3.6扩张角α 3.7扩张段长度 3.8收缩角度θ 3.9收缩段长度（mm） 3.10收缩段直径（mm） d=√(4A0/π ) L——一般取5~10mm或（1/3~1/2）d d扩=d×√(A/A0) 一般取8~12度，半锥角α L=(d扩-d)/(2tgα ) 一般取36~46度，半锥角θ L收——一般取（0.8~1.5）d d收——一般取d收=2d q=Q/n P0=P÷(P/P0) T0=273+（30~40）计算结果 427 1366 106.8 0.814 298 41.71 10 54.19 5 71 20 50 83 4 0.1278 0.5556 12 0.104 马赫数Ma ρ /ρ A/A0 喷孔流PTI/P060w1

150t转炉5孔氧枪喷头的设计与应用

Ｄ出＝４２ｍｍ。８．
断减小，３出１速度增幅变缓，而设计工况压力却增
加较快。过高的马赫数需要高压管线设施，对相投资较大，且反应激烈，作难度大；操而马赫数过
２５扩张段长度．理论的气体膨胀角为４一８，张段的张角。。扩也应设计成４。一８。小扩张角具有控制膨胀作。用，而出口流股会有轻微膨胀，因氧流贴近孔壁流
１氧枪喷头设计条件１１供氧时间．
２氧枪喷头参数的设计２１马赫数的确定．
马赫数与出口温度、口音速、口速度、出出设计工况氧压等参数变化的关系如表ｌ示。所
表１马赫数与各种参数变化的关系
的马赫数，从表１可以看出，Ｍ＞２０时，但当．随
根据等熵流表，Ｍ出＝．：在２０时
出／Ａ喉：１６７５．８
着马赫数的增大，氧气出口温度减低，口音速不出
Ａ出＝Ａ喉Ｘ１６７５＝ｌ８６ｍｍ．８８
安钢第二炼轧厂的工艺路线为：铁水预处理
一
转炉一精炼一连铸。从设计的生产能力和工艺
匹配等角度考虑，合理设计转炉工序的冶炼周期
第４期
金灿中等：０ｔ１转炉５５孔氧枪喷头的设计与应用
’ ７・３
从提高氧气射流的冲击能力考虑应采用较高

180t转炉氧枪喷头的设计和优化

ｌａｒｇｅｒｅｆｆｅｃｔｉｖｅｉｍｐａｃｔａｒｅａ．
ＭａｔｅｒｉａｌＩｎｄｅｘ１８０ｔＣｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＯｘｙｇｅｎＬａｎｃｅ，ＮｏｚｚｌｅＡｎｌｇｅ，ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ，Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
力和较大的有效冲击面积。关键词１８０ｔ转炉氧枪喷孔夹角数值模拟优化
ＤｅｓｉｇｎａｎｄＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆ１８０ｔＣｏｎｖｅｒｔｅｒＯｘｙｇｅｎＬａｎｃｅＮｏｚｚｌｅ
第３６卷第３期
２ห้องสมุดไป่ตู้０１５年６月
特殊钢
ＳＰＥＣＩＡＬＳＴＥＥＬ
Ｖｏ１．３６．Ｎｏ．３
Ｊｕｎｅ２０１５
・２３・
１８０ｔ转炉氧枪喷头的设计和优化
梁慧坤冯亮花张安坤刘广龙
（辽宁科技大学材料和冶金学院，鞍山１１４０５１）
口直径，喉口直径，出口直径，收缩段长度，扩张段长
喷头结构直接影响转炉氧枪氧气射流特性，最终影响转炉的吹炼效果 ¨ 。本文采用的Ｂ．Ｎ．巴普基兹［曼］斯基的设计方法Ｊ，基于拉法尔管的基本设计计算，确定马赫数，选择喷孔数，计算得到入

120t转炉氧枪喷头设计与应用

120t转炉氧枪喷头设计与应用李新林　刘海强　张振申(安阳钢铁股份有限公司)摘要　阐述了安钢120t转炉氧枪喷头重要参数的设计和选取,并通过冷态测试和实际运用对氧枪喷头的使用效果进行了分析和讨论。

关键词　转炉　氧枪喷头　设计　应用DESIGN AN D APP LICATION OF120t CONVERTER OX Y GEN LANCE N OZZ LE　Li X inlin　Liu Haiqiang　Zhang Zhensen(Anyang Iron&S teel C o.,Led)ABSTRACT　This paper describes the design and selection of a few im portant parameters for120t converter oxygen lance nozzle, analyses and disusses its using effect through cold test and factual application of oxygen lance nozzle in production.KE Y WOR DS　C onverter　Oxygen lance nozzle　Design　Application0　前言随着氧气转炉的发展,氧枪作为炼钢的关键设备,设计工艺数据必然影响着冶炼技术经济指标的优劣,氧枪喷头各参数的合理选取、精细的加工制造技术及最佳的熔炼操作工艺,是实现高效平稳吹炼的必要途径。

安钢第二炼轧厂新建一座120t顶底复吹转炉,配套有1套LF精炼炉、1套VD真空脱气装置和一台宽板坯连铸机。

在转炉氧枪喷头设计上,根据安钢实际铁水废钢条件及品种结构,选用5孔拉瓦尔式喷头,并通过生产的数理统计与论证,此设计合理,取得了良好的冶炼操作效果,达到了预期的设计要求。

1　氧枪喷头设计条件1.1　供氧时间安钢120t转炉工程的工艺设备为铁水预处理—转炉—精炼设备—连铸。

80t转炉氧枪设计.

《冶金工程设计》课程设计报告学院: 专业班级:学生姓名: 学号:设计地点（单位）:设计题目: 80t顶吹氧气转炉的氧枪设计完成日期：2014 年 1 月 4 日指导教师评语:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________成绩（五级记分制）:指导教师（签字）:目录一、课程设计任务书------------------------------1二、设计计算------------------------------------21.转炉炼钢物料平衡计算 -------------------------21.1计算原始数据------------------------------21.2物料平衡基本项目--------------------------31.3计算步骤----------------------------------41.3.1计算脱氧和合金化前的总渣量及其成分---41.3.2计算氧气消耗量-----------------------41.3.3计算炉气量及其成分-------------------71.3.4计算脱氧和合金化前的钢水量-----------81.3.5计算加入废钢的物料平衡---------------91.3.6计算脱氧合金化后的物料平衡-----------102.氧枪设计计算---------------------------------132.1吨钢氧消耗量的计算-----------------------132.2氧枪喷头设计-----------------------------132.2.1计算氧流量--------------------------142.2.2选择喷孔出口马赫数------------------142.2.3理论设计氧压------------------------142.2.4计算喉口直径------------------------142.2.5计算出口直径------------------------142.2.6收缩段长度-------------------------142.2.7计算扩张段长度---------------------142.2.8喷嘴喉口长度的确定-----------------142.3枪身各层管径尺寸的确定------------------142.3.1计算内层管直径---------------------142.3.2计算中层管内径---------------------152.3.3计算外层管内径---------------------15三、参考文献----------------------------------16附录：设计绘图二、设计计算1.转炉炼钢物料平衡计算1.1计算原始数据基本原始数据：冶炼钢种及其成分、铁水和废钢成分、终点钢水成分(表1)；造渣用溶剂及炉衬等原材料的成分(表2)；脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率(表3)；其他工艺参数(表4)。

氧枪

8.2氧枪计算8.2.1喷头设计（1）本设计选用拉瓦尔型喷头，孔数定为5孔，喷孔夹角为13。

，喷孔布置选用周边布置，出口马赫数选M=2（2）喷头尺寸计算①氧流量计算 min /m 60018180603=⨯=⨯=吹氧时间出钢量每吨钢耗氧量氧流量式中：每吨钢耗氧量为55~65m 3/t ，本设计选择60m 3/t① 理论计算氧压根据等熵流表，当M=2.0时,1278.0/=o P P ；取喷头出口压力M P a P P 101.0==膛（膛P 为炉膛压力，此处按近似等于大气压力计算），则喷口滞止氧压：MPa P o 790.01278.0101.0==取设计工况氧压近似等于滞止氧压② 选用喷孔出口马赫数与喷孔数马赫数确定原则已如前述。

综合考虑，选取马赫数M=2.0。

参照同类转炉氧枪使用情况，对于180t 转炉喷孔数取4孔，适当增大喷孔夹角能保证氧气流股有一定的冲击面积与冲击深度，熔池内尽快形成乳化区，减少喷溅，提高成渣速度和改善热效率。

③ 计算喉口直径。

喷头每个喷孔氧气流量： 0.12056005===Q q Nm 3/min 由喷管实际氧气流量计算式： 00783.1T P A C q D ⨯=喉，取95.0=D C ，K T 3000=，又MPa P o 790.0=，代入上式，则30010790.0495.0783.10.12062⨯⨯⨯⨯=喉d π。

由上式可求出 5.44=喉d mm④ 求喷孔出口直径根据等熵流表，在M=2.0 时，6875.1/=喉出A A ，即2246875.14喉出d d ππ⨯=，故喷孔出口直径：mm d d 585.446875.16875.1=⨯==喉出⑤ 计算喷孔扩张段长度。

取扩张段的半锥角α为，则扩张段长度为 mm d d L 5.964tan 25.4458tan 2=-=-=α喉出扩 ⑥ 确定喷孔喉口直线段长度喉口直线段的作用是保持喉口直径稳定。

一般取3～10mm 。

南钢150t转炉氧枪喷头的优化与设计

１。５。
值模拟和分析，并且针对南钢的实际生产条件重
新设计了新的氧枪喷头。１南钢转炉氧枪喷头工艺参数转炉冶炼工艺条件：氧气流量３００／，５０ｍ。ｈ
根据气体等熵流表，当Ｍａ＝２时，Ｐ
＝
０１７．２８，Ｐ取０１３ＭＰ，得Ｐ＝．０Ｍａ．０３ａｏ０８８Ｐ。
ｔｅｏ５ｔＯｎｅｎｚｅＷｄｓｎｄｈｘｇｎｅｅｏｄａｅｄｓｅａｉｕａｕｆ０Ｆｌｃｏｚａｒｅｉｅ．ＴｅｏｙｅｔｆｒａｆｒｅｅｉｄＷｓｌ－ｒ１Ｂａｌｓｅｇｊｂｅｎｔｒｎｇｓｍ
ｔｄｂｏｔａｅｆｅｔＴｅｒｓｌｓｏｓｔａｅｒｄｓｎｄｎｚｌｈｗｂｉｕｄａｔｇｎｗｒｉｇｅｙｓｆｒｕｎ．ｈｕｔｈｗｈｔｈｅｉｅｏｚｅｓｏｓｏｖｏｓａｖａｅｉｏｋｎｗｌｅｔｅｇｎ
ｌｅｐａｈｎｒｖｍｅｔａｄｓｌｎｍｅｒｄｃｏ．ｉ，ｓｌｉｇｉｏｅｎｍｅｔｇｔｕｔｎｆｓｍｐｎｉｉｅｉＫｅｗｏｄＢＯＦｌｎｅｎｚｌｎｍｅｃｌｓｍｕａｉｎｙｒｓａｃｏｚｅｕｒａｉｌｔｉｏ
Ｏｐｉｉａｏｎｅｉｎｏｅ１０ＯＦｌｃｏｚｅｏｎａｇｔｚｔｎａｄｄｓｇｆｔｔＢｍｉｈ５ａｅｎｚｌｆＮａｇｎｎ